“Inteligência Artificial: A Nova Fronteira da Ciência Brasileira”
19 a 24 de outubro de 2020
Trabalho 13430
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Engenharia mecânica |
| Setor | Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica |
| Bolsa | PIBIC/CNPq |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | CNPq |
| Primeiro autor | Lucas Feitosa de Souza |
| Orientador | ALVARO MESSIAS BIGONHA TIBIRIÇA |
| Título | Modelagem e simulação CFD para análise e otimização de aletas modificadas em trocadores de calor tubo-aletados |
| Resumo | Trocadores de calor tubo-aletados são dispositivos de ampla utilização na área de ar condicionado e refrigeração. Eles consistem em um feixe de tubos conectados por aletas e operam trocando calor entre dois fluidos. Um fluido passa dentro dos tubos e o outro passa pelas aletas. Uma vez que a maior resistência a troca de calor desses aparelhos se encontra do lado do ar, as aletas e suas modificações (ondulações, geradores de vórtice e louvers) contribuem para melhorar a troca de calor desse lado. Tendo em vista a variedade de formas em que este dispositivo pode ser encontrado, o presente trabalho tem como objetivo investigar como modificações em aletas (ondulação, geradores de vórtices, entre outros) e parâmetros geométricos (distância entre aletas, comprimento das aletas, entre outros) afetam seu desempenho (troca de calor e perda de carga). Para isso, Modelos CFD para aletas planas e onduladas foram desenvolvidos, porém, devido a pandemia do coronavírus e a dificuldade de acesso aos computadores do laboratório a análise foi conduzida utilizando um modelo baseado em correlações experimentais obtidas através de um levantamento bibliográfico. Estas correlações descrevem o desempenho dos trocadores de calor por meio dos adimensionais j, f e Nu. Porém, utilizando o método de redução de dados empregado para obtê-las pode-se chegar nos valores reais de troca de calor e queda de pressão do dispositivo. Sendo assim, foi criada uma biblioteca em Python com essas correlações de forma que a partir da geometria do trocador de calor e sua condição de operação (temperatura da superfície, velocidade e temperatura do ar) pode-se obter a troca de calor e a queda de pressão apresentadas pelo aparelho. A partir disso, foram selecionadas correlações de trocadores de calor com aletas planas, onduladas, com geradores de vórtice e com louvers que apresentassem uma interseção em suas faixas de validade. Então, utilizando uma geometria que satisfaz a faixa de validade das quatro correlações selecionadas, uma análise comparativa foi realizada a fim de avaliar os ganhos de troca de calor, queda de pressão, fator j e fator de atrito que cada modificação proporciona em relação à aleta plana. Além disso, também foi investigado o efeito do passo das aletas, passos longitudinal, transversal e diâmetro dos tubos variando cada um desses parâmetros dentro do intervalo da faixa de validade e mantendo os demais constantes. No total, foram gerados 20 gráficos que apresentam o desempenho dos trocadores de calor tubo-aletados em termos de troca de calor, queda de pressão, fator j e f para cada situação descrita. Ao final, observou-se que todas as modificações de aleta apresentaram ganhos de troca de calor acompanhados de aumentos substanciais na queda de pressão e que o aumento na dimensão dos parâmetros que descrevem a área frontal da seção de escoamento (passo da aleta e passo transversal dos tubos) ocasionou melhorias no desempenho térmico e hidráulico do dispositivo. |
| Palavras-chave | Trocador de calor, CFD, aletas |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
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